Listrik Statis : Gaya Listrik

Dalam bagian ini kita akan membahas tentang salah satu fenomena kelistrikan, yakni listrik statis. Listrik statis, dilihat dari namanya, bisa diartikan sebagai fenomena kelistrikan yang diam atau “statis”.

Bermula dari ditemukannya benda listrik yang apabila benda tersebut sejenis kemudian saling didekatkan, akan muncul gaya tolak antar benda dan apabila berbeda jenis didekatkan akan muncul gaya tarik antar benda.

Kemudian diperjelas lagi bahwa “jenis” listrik yang dimaksud adalah muatan listriknya. Jadi apabila ada benda bermuatan listrik yang sejenis didekatkan maka akan muncul gaya tolak, dan apabila muatan listriknya berbeda jenis akan muncul gaya tarik.

Dari hasil pengamatan didapati bahwa jenis muatan listrik ini ada dua, yang satu disebut muatan positif dan yang lainnya disebut muatan negatif. Sebagai contoh pada Gambar 1 berikut.

  

Kemudian seorang ilmuan bernama Charles-Augustin de Coulomb menemukan bahwa besarnya gaya antar muatan listrik itu berbanding lurus dengan besarnya perkalian dua muatan listrik ($Q_1$ dan $Q_2$) yang saling tarik atau tolak, juga berbanding terbalik dengan kuadrat jarak r antar muatan listrik, bisa ditulis dalam bentuk:

$|\bar{F_{12}}| \propto \frac{|Q_1 *Q_2|}{r^2}$

Satuan dari muatan listrik $Q_1$ dan $Q_2$ adalah Coulomb(C). Perumusan kesebandingan di atas bisa diganti menjadi sama dengan (equal to) seperti berikut

$|\bar{F_{12}}| = k \frac{|Q_1 *Q_2|}{r^2}$

dengan k adalah konstanta yang bernilai sekitar $9x10^9 \frac{Nm^2}{C^2}$, untuk selanjutnya gaya di atas disebut gaya Coulomb.

Jika kita perhatikan pada perumusan gaya Coulomb di atas, jika muatan listriknya sejenis baik itu dua-duanya positif dan dua-duanya negatif, akan menghasilkan nilai gaya positif yang artinya muatan listrik akan saling tolak. Sedangkan jika keduanya adalah berbeda jenis muatan, maka menghasilkan gaya “negatif” yang artinya saling tarik.

Karena gaya adalah suatu besaran vektor, maka sangat penting untuk mengetahui bagaimana arah dari gaya listrik ini. Seperti pada Gambar 1, jika salah satu muatan merasakan gaya listrik akibat dari keberadaan muatan lainnya, maka muncul gaya $\bar{F}$ dan $-\bar{F}$ yang bekerja pada benda berbeda. Oleh karena itu, pasangan gaya listrik statis ini bisa kita sebut sebagai pasangan gaya aksi dan reaksi seperti pada Hukum ke III Newton tentang gerakan benda.